NL8200480A

NL8200480A - Magneetkop.

Info

Publication number: NL8200480A
Application number: NL8200480A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1983-09-01
Also published as: EP0086005B1; JPS58146019A; DE3362989D1; EP0086005A1; US4568993A

Description

..'«dilJnWH»1*...........

' ‘ *& * t u m * EEN 10258 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Magneetkop"

De uitvinding heeft betrekking op een magneetkop voor een magnetische opname- en weergave-inrichting, welke kop een kern uit ferriet met twee kerndelen waartussen een overdrachtsspleet is gevormd cmvat.

5 Het is bekend, dat het gébruik van ferrieten, in het bijzonder monokristallijne Mn-Zn ferrieten, als magnetisch kernmateriaal van magnetische koppen gewenst is voor gébruik in inrichtingen voor magnetische bandregistratie en -weergave zoals audio- en videobandrecorders, daar ferrieten de voordelen hebben van hoge slijtvastheid en zeer goede mag-10 netische eigenschappen, zoals met betrekking tot magnetische verzadiging, coërcitiefkracht en permeabiliteit, en goede frekwentiekarakteristieken.

Magneetvelden die ter plaatse van de overdrachtsspleet door een magneetkop opgewekt worden cm informatie qp een magnetisch medium te schrijven hangen regelrecht af van de verzadigingsmagnetisatie van het 15 materiaal van de kern van de magneetkop. Magneetkoppen voor de hedendaagse videorecorders hebben meestal een kern van Mh-Zn ferriet. Dit type materiaal heeft een verzadigingsmagnetisatie 4^Mg van ongeveer 5000 Gauss bij kamertemperatuur. Hun magnetisatie voldoet, ook bij temperaturen die iets boven kamertemperatuur liggen, aan de eisen die het 20 schrijven van informatie qp conventionele banden, zoals CrC^-band met een coërcitiefkracht H van ongeveer 700 Oersted, stelt.

v

Echter, teneinde de kwaliteit van het videoregistratieproces qp te voeren bestaat er de tendens cm de conventionele magneetbanden door magneetbanden met een hoge coërcitiefkracht zoals banden qp basis van 25 zuiver Fe, die een H hebben van ongeveer 1100-1700 Oersted, te vervangen.

Het gebruik van dergelijke magneetbanden Impliceert dat de materialen van de magneetkem een grotere waarde van de verzadigingsmagnetisatie (4^JMS) moeten hebben dan de huidige ferrietmaterialen. Zo'n materiaal is er wel, maar het heeft andere eigenschappen waardoor het minder geschikt 30 is voor de hier bedoelde toepassingen. Dit materiaal, Sendust, een legering van ongeveer 85 gew.%· Fe, 10 gew.% Si en 5 gew.% Al, heeft een verzadigingsmagnetisatie 47fM van tenminste 7000 Gauss. Het heeft echter s -4 een specifieke weerstand van 10 cm, wat drie ordes van grootte kleiner 8200480 EHN 10258 2 ► <, I * is dan de specifieke weerstand van éénkristallijn Mn-Zn ferriet. Vanwege deze lage weerstand moet de kern van een video Sendustkqp uit een aantal dunne, t.o.v. elkaar geïsoleerde, lamellen opgebouwd warden. Dit vereist gecampliceerde productietechnieken. Een ander nadeel van Sendust t.o.v.

5 ferriet is dat het harder slijt dan ferrieten en gevoelig is voor chemische corrosie.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een kern voor een magneetkop te verschaffen die uit een materiaal bestaat dat een voldoend hogere verzadigingsmagnetisatie heeft dan 5000 Gauss, een slijt-10 vastheid die vergelijkbaar is net de slijtvastheid van ferriet en een zodanig hoge specifieke weerstand dat lanelleren niet nodig is.

Deze opgave wordt qpgelost doordat de magneetkop volgens de uitvinding een kern heeft van mangaan-zink-ferrorferrieb-met de samen-

TT TTT

stelling I4iaZn1:Fec'Te2 0^ met 0^a-^0,55; 0,06^b^0,4 en 0,3^c^0,9.

15 Ferriet met deze samenstelling, dat een aanzienlijk hoger ferro-géhalte heeft dan de tot nu toe voor videokoppen gebruikelijke Mn-Zn ferrieten (waar c tussen 0,04 en 0,08 ligt), heeft een hoge waarde van de verzadigingsmagnetisatie. De hoogste waarde die in dit samenstellingsgebied is gevonden is bij kamertemperatuur (20°C) ongeveer 6900 Gauss, waarmee 20 de waarde van 5000 Gauss voor het momenteel in gebruik zijnde Mn-Zn ferriet dus met een 38% verbeterd wordt. Het beschrijven van magneetbanden met een coëreitiefkracht tot 1300 Oe lijkt met magneetkoppen met kernen van dit materiaal goed mogelijk te zijn. In het bovengenoemde samenstellingsgebied werden magnetische permeabiliteiten van 500 bij 4,5 25 MHz gemeten. Het onderhavige materiaal is dus ook geschikt voor toepassing in magnetische leeskoppen,

De weerstand van het éénkristallijne materiaal is ongeveer 4 x 10 2-$cm, wat ongeveer twee ordes van grootte hoger is dan de specifieke weerstand van Sendust. Dit maakt het mogelijk cm kopkemen 30 van het onderhavige Mn-Zn-ferro-ferriet met verhoogd ferro-gehalte te gebruiken die niet gelamelleerd zijn. Hoewel het electrisch geleidings-vermogen dus aanzienlijk lager is dan dat van Sendust, is het wel zodanig groot dat het ten gevolge van het optreden van het Skin-effect de toepasbaarheid van het onderhavige Mn-Zn-ferro-ferriet met verhoogd ferro-ge-35 halte voor magneetkoppen die signalen met hogere frequenties moeten schrijven zou kunnen beperken. Gebleken is echter dat bij de afmetingen van videokoppen zoals die heden ten dage zijn, dit relatief hoge geleidings-vermogen geen problemen geeft voor de verwerking van signalen met een 8200480 * »* * « PHN 10258 3 frequentie tot zelfs 4f5 MHz (video frequentie) als de kopkemen niet ... dikker zijn dan 200 ^um.

Bij voorkeur wordt voor de kopkem van de magneetkop volgens de uitvinding een Mn-Zn-ferro-ferriet éénkristal gebruikt.

5 · Eênkristallen van dit materiaal laten zich betrekkelijk ge makkelijk met behulp van de zogenaamde "seeded" Bridgeman techniek groeien. Dit is een gemodificeerde Bridgeman techniek waarbij een kiem-kristal wordt gebruikt.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toege-10 licht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een schematisch perpectivisch aanzicht van een magneetkop.

Fig. 2 toont het samenstellingsdiagram van Mn-Zn-ferro-ferriet met daarin aangegeven het gebied waarop de onderhavige uitvinding betrek-15 king heeft en de gemeten 4waarden bij 20°C.

o

Fig. 3 is een grafiek die de (reële component van de) magne- -tische permeabiliteit van een nagenoeg spanningsvrije ringkem met de samenstelling Mn^ 2gZno 24Fe2 37°4 toont 313 van de temperatuur T in °C.

20 Fig. 1 toont een magneetkop 1 met een magneetkem 2. De magneetkem 2 is van een wikkelopening 3 voorzien, waar doorheen een wikkeling 4 is gevonden. De magneetkem 2 is gevormd uit twee éénkristal plakken 5,6 van Mn-Zn-ferro-ferriet die met behulp van glas op de plaatsen 7,8 aan elkaar gehecht zijn.

25 Bij magneetkemen volgens de uitvinding met 0<a£ 0,55; 0,06-^b^O,4 en 0,3^c^0,9 in Mn^n^Fe^^e^^O^ neemt de verzadigings-magnetisatie 47ΓΜ met het ferrogehalte toe van ongeveer 6000 Gauss tot 9 ongeveer 6900 Gauss De grootste waarde die gemeten werd ligt 38% boven de verzadigingsmagnetisatiewaarde van het voor videokoppen gebruikelijke 30 Mn-Zn ferriet, in gebied C van fig. 2. Alle 4ΤΓΜ waarden werden gemeten s met behulp van een vibrating sample magnetometer . De hogere permeabili-teitswaarden worden gevonden bij samenstellingen met 0,3^c-^0,5 (het gebied links van C in fig. 2).

De vooralsnog meest gunstige combinatie van verzadigings-35 magnetisatie en permeabiliteit werd gevonden in het samenstellingsgebied met 0,2^a^0,5 0,1^ b^ 0,35 8200480 * EHN 10258 4 0,3*c^0,55

Dit gebied is met B aangegeven in Fig. 2. (Het totale samenstellingsge-bied waarop de uitvinding betrekking heeft is aangegeven met A).

Een representant uit het door de uitvinding aangegeven samen-5 ' stellingsgebied B is ^0,39^0,24^2,37¾ dat in het voor videorecarding belangrijke temperatuurgebied van 30-40°C een magnetische permeabiliteit ^u van 450-600 heeft.

Fig. 3 toont de permeabiliteit ,u van een ringkem met de / 0 10 bovengenoemde samenstelling als functie van de temperatuur T in C, gemeten bij een frequentie van 0,5 MHz en een frequentie van 4,5 MHz.

Uit het bovenstaande zal duidelijk zijn dat (éênkristallijn) Mn-Zn-ferro-ferriet met een verhoogd ferrogehalte een zeer geschikt materiaal is voor magnetische schrij f/leeskoppen die worden gebruikt in 15 ccmbinatie met hoog coërcitieve magneetbanden zoals metaalpoederband (H >1130 Oe) of opgedanpte metaalband (H a? 800 Oe). Bij gebruik in ccm- C ' v binatie met magneetbanden met een tot qp heden gebruikelijke coërcitief-kracht (H #380 Oe) is het voordeel dat de intermodulatie vervorming en

C

de signaalsterkte verbetert.

20 Karakteristieke afmetingen voor de magneetkop 1 van Fig. 1 zijn L = 3irmenh = 3 mm. D.w.z. de grootte van h en L wordt in itm uitgedrukt. Bij een dikte-afmeting t van 200 ^um of kleiner bleek een magneetkop van monokristallijn Mn-Zn-ferro-ferriet met verhoogd ferrogehalte ondanks een relatief lage specifieke weerstand, bij frequenties 25 van enkele MHz zonder last van het Skin-effect bedreven te kunnen warden. De met de vier-punts methode gemeten specifieke weerstand van een éênkristallijn MnQ 37Zn0 27^2 26Q4 was 20°C 4 x 10~2l2cm, wat nog altijd twee ordes van grootte hoger is dan de specifieke weerstand van Sendust.

30 Eênkr is tallen van Mh-Zn ferriet met een verhoogd ferro-gehalte werden bij een temperatuur van 1625°C gegroeid met behulp van de "seeded" Bridgeman techniek in een platina kroes in een zuurstof atmosfeer. De groeirichting was (T00}, de groeisnelheid ongeveer 4 irm/h. Tijdens het afkoelen werd stikstof bijgevoegd, waarbij steeds meer stik-35 stof werd bijgevoegd naar mate de temperatuur lager werd.

Er werden êénkr is tallen verkregen met een lengte van 5 cm en een diameter van 2 cm.

Voor details over de hier gebruikte gemodificeerde Bridgeman 8200480 * -. » ► * EHN 10258 5 groeitechniek zie de op 24-9-1980 ingediende octrooiaanvrage PHN 9850 van dezelfde aanvraagster die het aanvraagnummer 8005312 gekregen heeft.

Opgemerkt wordt nog dat waar in het gebied B van het samen-stellingsdiagram van fig. 2 samenstellingen gevonden worden met eigen-5 · schappen qua verzadigingsmagnetisatie en magnetische permeabiliteit die kernen van materialen met deze samenstelling geschikt doen zijn voor toepassing in schrijf/leeskcppen, de samenstellingen in gebied C door hun extra hoge verzadigingsmagnetisatie in het bijzonder geschikt zijn voor kernen voor schrijfkoppen. De op zich wat lagere waarden van de 10 magnetische permeabiliteit in gebied C kunnen zo nodig verhoogd worden door middel van geringe substituties van bepaalde metaalionen (zoals tinionen). Een verder interessant aspect van de samenstellingen in gebied C van fig. 2 is dat er uit vervaardigde kernen relatief grote magnetostrictieconstanten vertonen ( /1^^#40ΧΊΟ*”6; /(^*-10 x 10~6).

15 Hiervan kan een positief gebruik gemaakt worden als man de performance van de magneetkop wil verbeteren.

20 25 30 35 8200480

Claims

1. Magneetkop voor een magnetische opname- en weergave-inrichting, welke kop een kern uit ferriet met twee kerndelen waartussen een over- drachtsspleet is gevormd omvat, met het kenmerk, dat het ferriet de II III samenstelling heeft (afgezien van eventuele substituties) M^Zn^Fe Fe2 0^ 5' met Q^a^0,55 0,06^b^0,4 0,3 ^ 0,9 9 9 (a + b + c = 1)

2« Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 10 0^a^0,39 en 0,55^c^0,9.

3. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 0,05 ^ a/o,55 en 0,34c4:0,55.

4. Magneetkop volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 0,2 ^a^3,5; 0,1 ^Wo,35; 0,3<c^0,55.

5. Magneetkop volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat de kern van ferriet een dikte, heeft van ten hoogste 200 ^um.

6. Magneetkop volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ferriet een éênkristallijn ferriet is. 20 25 30 35 8200480